Гидрогеологические в геоэкологии

учли всех возможных последствий:  хотя состояние воздуха и поверхност-

ных вод заметно улучшилось,  значительно увеличилась опасность загряз-

нения грунтовых вод.

 

 

                       3.3. Способы захоронения

 

   Существует три способа  захоронения отходов:  в глубоких  колодцах, в

поверхностных прудах и в могильниках.  Даже при "идеальных" мерах пре-

досторожности  есть определенный риск,  что все эти способы  приведут к

загрязнению грунтовых вод. Хуже того, меры предосторожности редко при-

нимались, поэтому загрязнение  грунтовых вод стало неизбежным.

 

   1. Глубокие колодцы.

   В настоящее время более половины всех опасных отходов  размещают  в

глубоких колодцах. Это предусматривает  бурение скважины до слоя сухого

пористого материала,  расположенного ниже уровня грунтовых вод. Теоре-

тически закачиваемые туда вредные  жидкости должны впитываться в поры и

оставаться изолированными от грунтовых  вод непроницаемой породой.  Од-

нако нельзя гарантировать отсутствие в ней трещин. Hа практике они  мо-

гут вызываться даже напряжениями в  процессе закачки.  Кроме  того  они

могут попасть в грунтовые воды и другими путями.

 

   2. Поверхностные пруды.

   Еще более трети вредных  отходов размещают в специальных  прудах. Это

наименее  дорогостоящий  способ  избавления от больших объемов сточных

вод (например, промышленных) с относительно низкой концентрацией опас-

ных веществ.  Их сливают в ямы  с облицованными стенками, чтобы  твердые

вещества оседали на дно,  а  вода испрялась. Если изоляция дна надежная

и  поступление  стоков  не превышает  испарение,  такие хранилища могут

действовать неограниченно долго.  Однако отходы  могут просочиться в

грунтовые воды, при сильных ливнях не исключены разливы, а летучие  ве-

щества,  например,  органические растворители, испаряются в атмосферу,

усугубляя  проблему  загрязнения  воздуха и выпадая с осадками в других

местах.

 

   3. Могильники.

   Когда опасные отходы  находятся в концентрированной  форме, их обычно

помещают в контейнеры и закапывают в могильники.  Если  они  правильно

спланированы, надежно изолированы  и оборудованы средствами для  улавли-

вания возможных утечек,  такой способ считается безопасным. Однако лю-

бая  изоляция может выйти из строя.  Многие специалисты считают  утечку

ядовитых веществ даже из самых  надежных хранилищ лишь вопросом  време-

ни.

 

   Т.о. при захоронении отходов  неизбежно возникают две проблемы.  Hе-

обходимо убедиться в том, что  они, во-первых, попали в нужное место, а

во-вторых, что они там и остались, т.е. хранилища должны быть правиль-

но построены, заполнены и изолированы.

 

 

 

       4. Обезвреживание ядовитых отходов и контроль за ними

 

   Из сказанного выше вытекает, что у проблемы ядовитых отходов  четыре

важных аспекта:

   - необходимость обезопасить  запасы воды для питья и  орошения;

   - обезвреживание тысяч существующих  хранилищ, представляющих угрозу

     для грунтовых вод;

   - восстановление качества загрязненных грунтовых вод;

   - разработка эффективных  способов хранения и удаления  опасных отхо-

     дов, получаемых в  настоящее время и планируемых  в будущем.

 

   Во всех четырех направлениях  уже достигнут значительный прогресс.

   Остановимся на рассмотрении 3 и 4 аспекта.

 

 

 

              4.1. Восстановление качества грунтовых вод

 

   Раньше считалось,  что  если грунтовые воды загрязнены, то они утра-

чены практически навсегда, т.к. способов очистки водоносных горизонтов

не существует  и  требуются сотни лет для вымывания из них отходов.  К

счастью, не все в это верили.  Hедавно  разработана  новая  технология

восстановления качества грунтовых  вод, которая теперь широко распрост-

раняется. В общих чертах она  предусматривает бурение скважин,  откачку

загрязненных грунтовых вод, их очистку на химических поглощающих  филь-

трах и закачивание обратно  в водоносный горизонт. Если речь идет о би-

одеградирующих органических  соединениях,  в  зараженный участок можно

подать кислород и микроорганизмы,  которые питаются загрязняющими  ве-

ществами и уничтожают их. Восстановление качества грунтовых вод хорошо

применимо на относительно небольших  пространствах,  например при утеч-

ках с бензоколонок.

 

 

             4.2. Контроль за ядовитыми отходами в будущем

 

   Широко признано,  что  даже в  своем  наилучшем  варианте захоронение

ядовитых  отходов  - это временное  решение,  т.к.  время существования

ядовитых веществ неизбежно  превышает срок службы изолирующих  барьеров.

Известны альтернативы этому подходу.

 

   1. Сокращение объема, преобразование  и рециклизация отходов.

   Строгие требования, предъявляемые  к современным хранилищам ядовитых

отходов,  наблюдение  за ними с  момента возникновения до захоронения  и

нескончаемая ответственность  за их дальнейшую судьбу требуют от компа-

ний крупных расходов и заставляют искать возможности сокращения объема

отходов.

   Здесь два  основных  подхода.  Один состоит в усовершенствовании  или

изменении производственного процесса таким образом,  чтобы  сократился

объем ядовитых побочных продуктов.  Во многих случаях удается изыскать

их безопасные заместители.  Вторая возможность - извлечение и рецикли-

зация  ядовитых  веществ из отходов.  Это особенно хорошо подходит для

тяжелых металлов,  которые можно  выделить из стоков при помощи  многих

химических реакций, очистить и  использовать.

 

   2. Сжигание.

   Большинство синтетических  органических соединений хорошо  горит. Да-

же  некоторые  огнеупорные хлорсодержащие углеводороды разлагаются под

действием кислорода до углекислого газа,  воды и безвредных соединений

хлора. Вопрос только в длительности и температуре процесса в печах.

   Печи для обжига цемента  обладают необходимыми для этого  свойствами.

В результате  большинство  цементных  заводов освоили теперь второе их

назначение - как средство борьбы с  опасными отходами.  Их смешивают  с

обычным топливом  и подают в  печи.  Разрушаясь,  они одновременно дают

тепло. Зола, в которой могут  остаться ядовитые компоненты, смешивается

с цементом, который служит для  нее надежным "контейнером".

   Кроме того,  многие компании  уже построили или  строят  специальные

крематории, предназначенные для  химических отходов.

 

   3. Биодеградация.

   Как уже упоминалось выше, синтетические органические соединения  из-

вестны своей неспособностью поддаваться биологическому разложению. Тем

не менее постепенно обнаруживаются бактерии,  способные хоть и медлен-

но, но разрушать их. Эти организмы  сейчас "улучшают" с помощью  методов

селекции и генной инженерии,  так что вскоре  не  исключено  появление

"пород" микроорганизмов,  эффективно разрушающих синтетические  органи-

ческие отходы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                   Загрязнение подземных вод:

 

 

1. Понятие о загрязнении  подземных вод

 

Под загрязнением подземных вод  в настоящее время понимают любое ухудшение их качества (в сравнении с естественными условиями), прямо или косвенно связанное с деятельностью человека, включая промышленное производство, сельское хозяйство, коммунально-бытовую деятельность. При оценках степени загрязнения и качества природных, в том числе подземных вод, используется представление о так называемых «предельно допустимых концентрациях» (ПДК) загрязняющих веществ, при превышении которых воды становятся непригодными для хозяйственно питьевого использования.

Подземные воды по сравнению с поверхностными, в целом характеризуются значительно более высокой естественной защищенностью от различных видов загрязнения. Однако и для подземных вод, особенно для условий первого от поверхности грунтового водоносного горизонта, существует достаточно много путей их возможного загрязнения. Загрязнение подземных вод может происходить через атмосферу путем выпадения и последующей инфильтрации уже загрязненных атмосферных осадков; через загрязненные поверхностные воды на участках их поглощения в грунтовые водоносные горизонты; при инфильтрации чистых атмосферных осадков и поверхностных вод через загрязненную поверхность земли и почвенный слой (при внесении минеральных удобрений и ядохимикатов); путем фильтрации жидких продуктов или отходов производства и канализационных стоков при утечках из трубопроводов и сетей или на местах их складирования (сточные ямы, отстойники, шламонакопители и др.) при отсутствии или недостаточной надежности противофильтрационных мер; при инфильтрации атмосферных осадков и поверхностных вод на участках складирования твердых отходов (коммунальные или промышленные свалки, отвалы горнодобывающих предприятий и др.). Источником интенсивного загрязнения, в том числе и глубоко залегающих подземных вод, являются захоронение жидких и твердых отходов промышленного производства (как правило, наиболее вредных, высокотоксичных или радиоактивных отходов) путем закачки их в глубокие поглощающие скважины или «захоронения» в отработанных шахтах и карьерах.

Источниками загрязнения  могут являться ликвидированные, но не изолированные с поверхности  колодцы, буровые скважины, шахтные  стволы, а также глубокие скважины, разведочные или эксплуатационные (нефть, газ, промышленные воды) или скважины, используемые для закачки промышленных отходов при их недостаточно надежной изоляции от вышележащих водоносных горизонтов.

Распространение загрязняющих веществ от участков (очагов) загрязнения в самом водоносном горизонте определяется направлением и скоростью движения потока подземных вод. Однако конвективный перенос загрязняющих веществ с потоком подземных вод практически всегда сопровождается проявлением ряда химических (выщелачивание, выпадение в осадок, комплексообразование и др.), физико-химических (сорбция, диффузия, дисперсия) и микробиологических процессов, существенно влияющих на состав и содержание тех или иных компонентов. При этом по существующим представлениям наиболее существенными являются процессы химической и физической сорбции загрязняющих веществ, активно протекающие в почвенном слое, породах зоны аэрации, в самих водоносных горизонтах и разделяющих слабопроницаемых слоях. Наибольшей сорбционной емкостью обычно характеризуются почвы и рыхлые тонкодисперсные, в том числе и слабопроницаемые, породы (супеси, суглинки, глины и др.); наименьшей - трещиноватые и закарстованные породы, в которых практически все виды загрязнения распространяются сравнительно быстро и на значительные расстояния.

 

Рис. 1. Таблица степени  загрязнения подземных вод

 

Основными видами загрязнения  подземных вод являются бактериальное, химическое и так называемое тепловое загрязнение.

 

. Бактериальное  загрязнение подземных вод

 

Бактериальное загрязнение  связано с появлением в подземных водах болезнетворных бактерий, что может являться причиной массовых случаев, главным образом кишечных заболеваний при использовании загрязненных вод в хозяйственно-питьевых целях. Большинство болезнетворных (патогенных) бактерий, по имеющимся оценкам, сохраняют свою жизнедеятельность короткое время (максимально до 1000 суток), поэтому бактериальное загрязнение, как правило, не распространяется на значительные расстояния и носит временный характер.

К сожалению, в настоящее  время существуют ограниченные данные о выживаемости и распространении болезнетворных бактерий и вирусов в условиях водоносных горизонтов.

Бактериальное загрязнение, как правило, наиболее интенсивно проявляется  в первом от поверхности (грунтовом) водоносном горизонте.

Очаги загрязнения чаще всего связаны с полями ассенизации  и фильтрации, скотными дворами, выгребными ямами, неисправностями канализационных  сетей, участками сброса канализационных  стоков в поверхностные воды или  закачки их в поглощающие колодцы  и скважины и т.д.

Оценка бактериального загрязнения воды проводится путем  определения содержания наиболее жизнестойких бактерий вида colli (кишечная палочка). Вода считается чистой, если в 1 л ее содержится не более трех кишечных палочек. Для  бактериальной характеристики подземных вод чаще используется обратная величина «коли-титр», определяемая количеством кубических сантиметров воды, приходящихся на одну кишечную палочку. Для чистой воды «коли-титр» должен быть больше 333.

Кроме содержания кишечной палочки производится оценка общего количества бактерий в 1 мл воды, а в случае подозрения на бактериальное загрязнение воды - определение содержания болезнетворных бактерий, кишечных вирусов и яиц гельминтов.

 

. Химическое  загрязнение

 

Химическое загрязнение  подземных вод является наиболее распространенным и трудноустранимым. Оно проявляется в наличии (появлении) в подземных водах минеральных и органических веществ, отсутствующих в естественных условиях, или в увеличении концентрации ранее имевшихся компонентов химического состава до значений, резко превышающих их содержание в естественных условиях.

Оценки степени загрязнения  подземных вод в настоящее  время выполняются главным образом  для пресных подземных вод, используемых для хозяйственно-питьевого водоснабжения.

При этом к собственно загрязненным водам обычно относят подземные воды, в которых содержание тех или иных нормируемых химических веществ превышает ПДК, что делает их непригодными для использования или даже опасными для здоровья человека.

Однако в общем случае на начальной стадии загрязнения, содержание тех или иных компонентов может и не достигать значений ПДК, а загрязнение в этом случае будет фиксироваться по появлению в подземных водах химических веществ, отсутствующих в естественных условиях, или по повышению концентраций «естественных» компонентов выше максимальных (для данного района, водоносного горизонта и т.д.) значений, наблюдаемых в естественных условиях.

Формирование химического  загрязнения подземных вод связано  в основном с газообразными, жидкими и твердыми отходами промышленного производства, сельскохозяйственной деятельностью, канализационно-бытовыми отходами городов и населенных пунктов. Пути поступления загрязняющих веществ в подземную гидросферу могут быть существенно различными.

В зависимости от вида хозяйственной деятельности и состава отходов набор загрязняющих химических веществ может быть чрезвычайно широким. С промышленными отходами в зависимости от характера производства, в водоносные горизонты могут поступать железо, цинк, хром, тяжелые металлы, сульфаты, хлориды, цианиды, роданиды; на нефтеперерабатывающих и химических предприятиях - фенолы, альдегиды, жирные кислоты, соединения азота, поверхностно- активные вещества и др. С внесением минеральных удобрений связано поступление в подземные воды аммиака, фосфора, марганца, сульфатов, хлоридов и др. При применении химических средств защиты растений - мышьяка, фтора, меди, цинка и др.; с хозяйственно-бытовыми отходами кроме бактериального загрязнения - соединения азота, хлориды, поверхностно-активные вещества и др.